DDR内存技术更迭20年( 三 )


与上一代DDR内存技术标准最大的不同就是,虽然同是采用了在时钟的上升/下降沿同时进行数据传输的基本方式,但DDR2内存却拥有两倍以上于上一代DDR内存预读取能力 。

DDR内存技术更迭20年

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DDR2 SDRAM
DDR2能够在100MHz 的发信频率基础上提供每插脚最少400MB/s的带宽,而且其接口将运行于1.8V电压上,从而进一步降低发热量,以便提高频率 。从JEDEC组织者阐述的DDR2标准来看,针对PC等市场的DDR2内存将拥有400、533、667MHz等不同的时钟频率,高端DDR2内存拥有800、1000、1200MHz频率 。
此外,值得注意的是,DDR2舍弃了传统的TSOP,开启了内存FBGA 封装之门,减少了寄生电容和阻抗匹配问题,增加了稳定性 。
DDR3
2007年,JEDEC协会正式推出 DDR3 SDRAM规范,DDR3开始走向舞台 。
相比于DDR2,得益于生产工艺的精进,DDR3的工作电压从1.8V降到1.5V和1.35V(DDR3L),进一步降低了功耗,减少了发热量,并采用了根据温度自动自刷新、局部自刷新等功能,在一定程度弥补了DDR3延迟时间较长的缺点 。
DDR内存技术更迭20年

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同时,因为DDR3可以在1个时钟周期输出8bit的数据,而DDR2是4bit,因此其单位时间内的数据传输量是DDR2的2倍 。DDR3的速度从800MHz起跳,最高可以达到1600MHz 。DDR3内存与DDR2一样是240Pin DIMM接口,不过两者的防呆缺口位置是不同的,不能混插 。常见的容量是512MB到8GB,当然也有单条16GB的DDR3内存,只不过很稀少 。
Intel酷睿i系列(如LGA1156处理器平台)、AMD AM3主板及处理器的平台都是其“支持者” 。
时至今日,DDR2和DDR3陆续开始退出市场 。
三星已在2021年末Q4确定停产DDR2;同时三星及海力士计划逐步退出DDR3市场 。根据DDR3市占率顶峰期2014年的数据(市占率达84%)显示,三星及海力士市场份额达67%,短期内,两大内存厂商退出市场将在供给端造成显著空缺 。
DDR4
早在遥远的2007年,有关DDR4内存标准的一些信息就被公开 。
在美国旧金山2008年8月举行的英特尔开发者论坛上,一位来自奇梦达的演讲嘉宾提供了更多关于DDR4的公开信息 。在当年关于DDR4的描述中,DDR4将使用30nm制程,运行1.2V的电压、常规总线时钟频率速率在2133MT/s,“发烧”级别将达到3200MT/s,于2012年推出市场,到2013年时运行电压将改进至1V 。
然而到了2011年1月,三星电子宣布完成DDR4 DRAM模块的制造和测试,采用30nm级工艺,数据传输率为2133MT/s,运作电压在1.2V,这也是史上第一条DDR4内存 。在此之前,三星电子40nm制程的DRAM芯片的成功流片,成为DDR4发展的关键 。
三个月之后,SK海力士宣布2400MT/s速率的2GB DDR4存储器模块面世,运作电压同样在1.2V,同时宣布预计在2012年下半年开始大批量生产 。此后的2012年5月,美光宣布将在2012年后期使用30nm制程生产DRAM及闪存颗粒 。
然而直到2014年,DDR4内存才首次得到应用,首款支持DDR4内存的是英特尔旗舰级x99平台 。2014年底,起跳频率为2133MHz的DDR4内存产品陆续开始纷纷上市,随着2015年8月,英特尔发布Skylake处理器和100系列主板,DDR4开始真正走向大众,也标志着DDR4时代的到来 。
DDR内存技术更迭20年

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DDR4 SDRAM
与DDR3相比,DDR4的工作电压从1.5V降到1.2V和1.05V(DDR4L),这意味着功耗更低,发热量更小了 。速度方面,DDR4从2133MHz起跳,最高速度可达4266MHz,接近DDR3的三倍 。
原因在于,一方面DDR4除了可支持传统SE信号外,还引入了差分信号技术,即进化到了双向传输机制阶段;另一方面,DDR4采用了点对点的设计,简化了内存模块的设计,更容易实现高频化;此外,DDR4还采用了三维堆叠封装技术,增大了单位芯片的容量的同时,还采用了温度补偿自刷新、温度补偿自动刷新和数据总线倒置技术,在降低功耗方面起到了很好的效果 。
另外DDR4增加了DBI、CRC、CA parity等功能,让DDR4内存在更快速与更省电的同时亦能够增强信号的完整性、改善数据传输及储存的可靠性 。
从DDR到DDR3,每一代DDR技术的内存预取位数都会翻倍,前三者分别是2bit、4bit及8bit,以此达到内存带宽翻倍的目标 。不过DDR4在预取位上保持了DDR3的8bit设计,因为继续翻倍为16bit预取的难度太大,DDR4转而提升Bank数量,一个rank单元内的Bank单元数量增长至16个,每个DIMM模块最高拥有8个rank单元 。
DDR5
内存技术的发展与PC市场始终相辅相成 。


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